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Die
Erfindung betrifft einen Nagel der mit einem Bolzenschubgerät
verarbeitet werden kann mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs
1.
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Pulver-
oder gasbetriebene Bolzenschubgeräte zum maschinellen Setzen
von Nägeln in Beton und dgl. sind allgemein bekannt. Dieses
Verfahren ist sehr schnell, da es im Allgemeinen kein Vorbohren benötigt,
sondern Nägel als Befestigungselemente direkt in den Befestigungsgrund
eingetrieben werden. Allerdings ist dabei eine relativ hohe Ausfallrate, d.
h. fehlerhaft gesetzte Nägel, zu akzeptieren, weshalb das
Verfahren bei eher leichteren Befestigungen und dort, wo vielfach
redundante Befestigungen möglich sind, angewandt wird,
beispielsweise zur Befestigung von Kabeltrassen und abgehängten
Decken. Insbesondere durch im Beton eingeschlossene Kieselsteine
kommt es zur Ablenkung der Nägel beim Eindringen in den
Untergrund, mit der Folge von Abplatzungen oder einer hakenartigen
Umformung des Nagels. Da die Ausfallrate häufig bei bis
zu 80% liegt, müssen sehr viel mehr Nägel gesetzt
werden, als dies bei ausschließlich korrekt gesetzten Nägeln
nötig wäre.
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Aus
der Druckschrift
DE 1 772 783 ist
ein Nagel für Bolzenschubgeräte bekannt mit einem
kegeligen Spitzenbereich und einem sich hieran anschließenden
balligen Übergangsbereich, in dem sich die Querschnittsfläche
bis auf einen kreisförmigen Querschnitt eines Schaftbereichs
erweitert. An den Schaftbereich schließt sich ein Kopf
bzw. ein Gewinde an. Zur Verbesserung des Eintreibvorgangs und zur
Erzeugung eines unverdrehbaren Sitzes im Untergrund schlägt
die Druckschrift vor, mehrere Abflachungen vorzusehen, die den kreisförmigen
Querschnitt des Grundkörpers reduzieren. Die Abflachungen
sind gleichmäßig über den Umfang verteilt
und leicht zur Längsachse geneigt. Die Druckschrift hebt darauf
ab, dass die Abflachungen derart nahe zueinander stehen, dass sich
zwischen ihnen Kanten bilden, die sich in das Material des Untergrunds
einschneiden.
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Allerdings
haben derartige Kanten den Nachteil, dass sie im fertig gesetzten
Zustand eine Kerbe im Untergrund bilden, die eine Schwächung mit
der Folge einer erhöhten Gefahr des Versagens des Untergrunds
zur Folge hat. Außerdem zeigen derartige Nägel
die bekannte, oben erläuterte Führungsproblematik
beim Setzen mit der Folge einer hohen Ausfallrate.
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Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, einen Nagel für
Bolzenschubgeräte zu schaffen, der eine verbesserte Verankerung
und eine geringere Ausfallrate beim Setzen aufweist.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale
des Anspruchs 1 gelöst. Der erfindungsgemäße
Nagel weist einen Spitzenbereich auf, an den sich ein Übergangsbereich
anschließt. Im Übergangsbereich erweitert sich
die Querschnittfläche ausgehend vom Spitzenbereich. An
den Übergangsbereich kann sich ein Schaftbereich mit gleich bleibender
Querschnittfläche anschließen. Der Nagel weist
einen Grundkörper mit runder, insbesondere kreisförmiger
Querschnittfläche auf. Die Querschnittfläche kann
also beispielsweise oval sein oder die Form eines abgerundeten Polygons
aufweisen. Insbesondere bei umformtechnischer Herstellung ist jedoch
die Kreisform aufgrund ihrer Einfachheit zu bevorzugen. Die runde
Querschnittfläche ist im Übergangsbereich durch
längs des Nagels verlaufende Abflachungen vermindert, d.
h. der Nagel weicht in diesem Bereich von der runden Form des Grundkörpers
ab. Die Abflachungen müssen sich dabei nicht über
den gesamten Übergangsbereich erstrecken und sie reichen
insbesondere nicht bis in den Spitzenbereich. Die Abflachungen können
jedoch auch über den Übergangsbereich bis in einen
Schaftbereich oder dgl. hinaus reichen. Erfindungsgemäß erstrecken
sich die Abflachungen nicht über den gesamten Querschnitt
und bilden zwischen sich keine Kanten, sondern es sind zwischen
den Abflachungen über ihre gesamte Länge nach
außen gewölbte, insbesondere teilkreisförmige
Umfangsabschnitte vorgesehen. Diese gewölbten Umfangsabschnitte
sind insbesondere vom Grundkörper verbleibende Umfangsabschnitte,
die nicht durch die Querschnittsminderung der Abflachungen betroffen
sind.
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Der
erfindungsgemäße Nagel hat den Vorteil, dass er
einen guten Halt mit einem guten Setzverhalten kombiniert. Durch
den Spitzenbereich ist der Nagel stabil in seiner Eindringbahn geführt.
Insbesondere auf im Beton eingeschlossene Kieselsteine reagiert
der Spitzenbereich stabiler, als dies beispielsweise bei einem Spitzenbereich
mit Abflachungen zu erwarten ist, da der Kieselstein von einem Spitzenbereich
mit einer runden Querschnittsfläche eher durchschlagen
wird. Bei flächigen Spitzenbereichen fördern die
Flächen dagegen eine Ablenkung des Nagels. Gleiches gilt
bei einem schrägen Eindringen in den Untergrund.
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Abflachungen
haben dagegen den Vorteil, dass durch deren Keilwirkung die Schubkraft
sehr effizient zur Verdrängung des Untergrunds umgesetzt wird,
also zur Schaffung des Aufnahmevolumens für den Nagel.
Im Übergangsbereich zeigen sie daher eine besonders vorteilhafte
Wirkung. Um gleichzeitig jedoch eine stabile Führung zu
erreichen, wird der Nagel über die gesamte Länge
von nach außen gewölbten, insbesondere teilkreisförmigen
Umfangsabschnitten bzw. einem vollständig runden Umfang
geführt. Die Vermeidung von Kanten zwischen den Abflachungen
bewirkt außerdem, dass Kanten mit kleinem eingeschlossenem
Winkel ausgeschlossen werden können und damit keine scharfen
Kerben in den Untergrund eingebracht werden.
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Ein
besonders ausgewogenes Verhältnis aus gewölbten
Umfangsabschnitten und Abflachungen mit ausreichender Querschnittsflächenminderung
ergibt sich bei drei Abflachungen, wobei auch mit vier Abflachungen
noch gute Ergebnisse erzielt werden.
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Ein
symmetrischer Aufbau mit gleichförmigen und gleichmäßig über
den Umfang verteilten Abflachungen hat nicht nur den Vorteil einer
einfacheren Herstellung gegenüber einem asymmetrischen
Aufbau, sondern es wird auch ein stabiles Führungsverhalten
beim Eindringen in den Untergrund erreicht.
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Die
Abflachungen können vollständig parallel zur Längsachse
des Nagels angeordnet sein, vorzugsweise sind sie jedoch leicht
geneigt, insbesondere mit etwa 4 Grad zur Längsachse geneigt.
Hierdurch ergibt sich der oben genannte Keileffekt in besonders
vorteilhafter Weise. Gute Ergebnisse werden jedoch auch mit Winkeln
zwischen 2 und 5 Grad erreicht.
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Die
Abflachungen sind vorzugsweise als ebene Flächen ausgebildet,
sie können aber auch beispielsweise konkav oder leicht
konvex ausgebildet sein. Darüber hinaus kann die Oberfläche
auch strukturiert sein, also beispielsweise längs verlaufende
Rillen aufweisen.
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Zur
Erzielung der beschriebenen Führungsfunktion des Spitzenbereichs
benötigt dieser einerseits eine Mindestlänge.
Andererseits soll zur Verdrängung des Untergrundmaterials
auch der genannte Effekt der Abflachungen zum Einsatz kommen, weshalb
der Spitzenbereich nicht zu lang sein darf. Erfindungsgemäß weist
der Spitzenbereich daher vorzugsweise eine Länge auf, die
dem 0,5- bis 1,0-fachen, insbesondere dem 0,7- bis 0,8-fachen, des
maximalen Durchmessers des Nagels im Bereich der Abflachungen entspricht.
Die Länge hängt also entscheidend von der im Übergangsbereich
zu verdrängenden Querschnittsfläche ab.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform weist der Spitzenbereich
einen Spitzenwinkel von 20 bis 40 Grad, insbesondere 25 bis 35 Grad,
auf. Damit wird ein guter Kompromiss zwischen einem zu stumpfen, schlecht
eindringendem Spitzenbereich und einem zu schlanken, instabilen
Spitzenbereich erreicht.
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Vorzugsweise
ist der Übergangsbereich ballig ausgeführt, d.
h. der Nagel bildet im Längsschnitt eine konvexe Schnittfläche,
beispielsweise mit einem Kreisabschnitt als Außenkontur,
wobei sich dies insbesondere, aber nicht zwingend nur, auf die Umfangsabschnitte
zwischen den Abflachungen bezieht. Gegenüber beispielsweise
streng kegeligen Konturen lässt sich hierdurch ein besseres
Eindringverhalten erzielen.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels
erläutert.
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Es
zeigen:
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1 eine
perspektivische Darstellung des Ausführungsbeispiels;
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2 einen
Längsschnitt entsprechend der Ebene I aus 1;
und
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3 einen
Querschnitt entsprechend der Ebene II aus 2.
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Der
in den Figuren gezeigte Nagel 1 ist zum Eintreiben mittels
eines nicht dargestellten Bolzenschubgeräts in Beton oder
dgl. geeignet. Er weist einen Spitzenbereich 2 mit einer
Spitze 3 auf, wobei die Spitze 3 einen Spitzenwinkel
S von 30° aufweist. An den kurzen Spitzenbereich 2 schließt
sich ein längerer Übergangsbereich 4 an,
in dem sich die Querschnittsfläche A des Nagels 1 ausgehend
vom Spitzenbereich 2 kontinuierlich bis zu einem im Wesentlichen
zylindrischen Schaftbereich 10 erweitert. Der Übergangsbereich 4 ist
ballig ausgeführt, d. h. die Außenkontur bildet
in dem in 2 gezeigten Längsschnitt
einen Kreisabschnitt mit einem Radius R. An den Schaftbereich 10 schließt
sich ein Kopf 5 in Form einer weiteren, deutlichen Querschnittsflächenerweiterung
an. Eine der Spitze 3 entgegengesetzte Stirnfläche 6 des
Kopfes 5 dient zur Übertragung der Eintreibkräfte
des Schubbolzens des Bolzenschubgeräts auf den Nagel 1. Über
die gesamte Länge des Übergangsbereichs 4 und
die Länge des Schaftbereichs 10 weist der Nagel 1 Abflachungen 7 auf.
Diese Abflachungen 7 reduzieren den eigentlich kreisförmigen
Querschnitt A des Nagels 1, wie in 3 gezeigt.
Ausgehend von dem in 3 gestrichelt gezeichneten Grundkörper 8 mit
einer kreisförmigen Querschnittsfläche ist dieser
Grundkörper 8 in seiner Querschnittsfläche
A durch die Abflachungen 7 reduziert. Die Abflachungen 7 sind
als Ebenen ausgeführt, die in einem Winkel W von 4 Grad
zur Längsachse des Nagels 1 angeordnet sind. Die
insgesamt drei Abflachungen 7 sind symmetrisch und gleichmäßig über
den Umfang verteilt angeordnet. Über ihre gesamte Länge
L verbleiben am Umfang der jeweiligen Querschnittsfläche
A teilkreisförmige Umfangsabschnitte 9 des Grundkörpers 8.
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Der
Spitzenbereich 2 erstreckt sich über eine Länge
l, die ins Verhältnis zum größten Durchmesser D
der Querschnittsfläche A im Bereich der Abflachungen 7 gesetzt
eine relative Länge von etwa 0,7 ergibt. Setzt man die
Länge L, über die sich die Abflachungen 7 erstrecken,
ins Verhältnis zu diesem Durchmesser D, so ergibt sich
ein Wert von etwa 4,3. Der Radius R des ballingen Übergangsbereichs 4 ist
so gewählt, dass er etwa dem 11-fachen des Durchmessers
D entspricht. Ein Wert zwischen 8 und 16 für dieses Verhältnis
hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen.
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Beim
Eintreiben des Nagels 1 dringt zunächst die Spitze 3 in
den Untergrund ein. Der Spitzenbereich 2 mit seinem geschlossenen
kreisförmigen Querschnitt erzeugt dabei eine gute Führung.
Im Weiteren dringt der Übergangsbereich 4 ein,
wobei einerseits die Umfangsabschnitte 9 eine gute lineare Führung
gewährleisten, und andererseits die Abflachungen 7 für
ein keilartiges, effizientes Verdrängen des entsprechenden
Volumens sorgen. Das Setzen erfolgt vorzugsweise durch eine Bohrung
eines nicht dargestellten zu befestigenden Bleches oder dgl. hindurch,
bis der Kopf 5 auf der Außenseite dieses Befestigungsgegenstandes
zur Anlage kommt. Dabei kann außerdem ein Ringkörper
aus Kunststoff oder dgl. zum Einsatz kommen, um unterschiedliche Schubtiefen
zu überbrücken, wie dies aus dem Stand der Technik
bekannt ist. Die Gestaltung des Nagels 1 gewährleistet
einerseits ein sehr gerades und damit ausfallarmes Eintreiben und
andererseits, dass es im fertig gesetzten Zustand aufgrund der stumpfen
Winkel zwischen Abflachungen 7 und Umfangsabschnitten 9 kaum
zu Kerbwirkungen kommt, so dass außerdem ein fester Halt
gewährleistet ist.
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- 1
- Nagel
- 2
- Spitzenbereich
- 3
- Spitze
- 4
- Übergangsbereich
- 5
- Kopf
- 6
- Stirnfläche
- 7
- Abflachung
- 8
- Grundkörper
- 9
- Umfangsabschnitt
- 10
- Schaftbereich
- A
- Querschnittsfläche
- l
- Länge
des Spitzbereichs
- L
- Länge, über
die sich die Abflachungen 7 erstrecken
- R
- Radius
des balligen Übergangsbereichs
- S
- Spitzenwinkel
- W
- Winkel
der Abflachungen 7 zur Längsachse des Nagels 1
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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